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    門式鋼結構優化設計方案及措施

    門架鋼結構具有造價低、重量小、裝置方便、施工周期短等優點,因此 近幾年來發展較快,工業廠房中已得到較廣泛的應用。但是實際工程設計中,由于鋼結構桿件特別是門架鋼結構變截面尺寸需要經過多次試算才能確定,加之目前設計人員對這種結構的設計經驗還不豐富,因此設計效率不高,桿件截面尺寸的選擇也不盡合理,容易造成整體結構各桿件應力不均,不只經濟指標不夠理想,而且整體結構的平安度也不 高,甚至一些工程會出現個別桿件應力過大,逾越資料的設計強度。即使考慮鋼結構材料 塑變后的應力重分布,但仍有可能使整體結構存在某些平安隱患。


    優化目標 進行門架鋼結構設計時,應在確保結構平安的前提下,使結構的用鋼量最省、造 價最低。這也就是采用優化設計方法的優化目標。而在實用設計中,門架鋼結構的用 鋼量和造價又是由結構桿件的截面尺寸決定的因此,優化目標可以直接簡化為如何選擇經濟合理的截面尺寸,使其在滿足強度、剛度、穩定性等要求的前提下,截面面積最小。


    優化方法 與網架鋼結構的優化方法相似,門架鋼結構的優化方法也采用漸近滿應力法,即門架鋼結構桿件通過多次計算分析選擇修改其截面尺寸,使其達到或盡量接近滿應力狀態,直到門架鋼結構的全部桿件的截面尺寸不需修改為止,使門架鋼結構的用鋼量最小,以達到造價最低的優化目標。構件截面尺寸的修改,也就是截面尺寸的優化,其方法是選取的截面尺寸力求其在平面、出平面兩個方向的截面抗彎抵抗力矩最大,而其截面面積最小,即在外荷載作用下,截面尺寸的選擇既要能滿足強度、穩定驗算中構件材料的設計強度要求,又要使資料用量最省。具體優化方法這里從略。


    門架鋼結構優化分析方法根據采用的優化方法和約束條件,門架鋼結構的優化分析方法如下:第一步:確定門架結構構件的初定截面尺寸,一般則軟件根據門架結構的跨確定,也可由設計人員確定;第二步:采用變截面桿件有限元進行各種工況下的門架結構力學分析、荷載組合,強度及穩定驗算;第三步:根據實際荷載效應,各種約束條件,采用滿應力截面優化方法重新優化選擇門架結構各桿件截面尺寸;以上第二步、第三步可反復循環進行,每循環一次即完成優化選擇,直到所選截面 尺寸與上一次截面尺寸完全一致為止。第四步:驗算門架結構梁、柱各點的變形及滿足有關規范的要求,如滿意足則按一定的比例參數參照截面滿應力優化方法優化調整截面尺寸,再重復第二、三步循環優化,直到門架鋼結構所有構件的各點 變形滿足規定要求為止。實現截面尺寸滿應力優化,其循環次數較多,一般在10次以上方可收斂,而實現門架剛度滿足變形要求的截面尺寸優化次數較少,一般1-3次即可 滿足要求。

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